(57)【要約】【課題】エンジンのシリンダヘッド等のワークを精度よく加工することができる加工ヘッド案内位置決め装置、案内位置決め方法、およびこの装置を装備する加工機を提供する。【解決手段】ガイドポスト部材に穿設されたガイドポストの少なくとも一つを、非接触状態でガイドバーと嵌合保持可能なエア圧制御機能を有するものとし、その他のガイドバーについては、これらのガイドバーに相対するガイドポストとのクリアランスを極めて小さくすることにより、加工ヘッドの保持位置を正確に保持する。【選択図】  図３
2005007488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用工具を備えた加工ヘッド上に設けられた複数のガイドバー、および前記加工ヘッドと加工用ワークを保持したロータリー治具との間に配設され、前記複数のガイドバーと嵌合可能な複数のガイドポストを設けたガイドポスト部材からなる装置であって、前記複数のガイドバーは、少なくとも前記加工ヘッド上に相互の間隔を置いて設けられた一対のガイドバーと、これら一対のガイドバーのそれぞれから間隔を置いて設けられた単独のガイドバーとを含み、この単独のガイドバーと相対して嵌合する前記ガイドポストは、ガイドバーとガイドポストとを非接触状態で嵌合保持可能なエア圧制御機能を有することを特徴とするワーク加工ヘッドの案内位置決め装置。
【請求項２】
請求項１に記載の案内位置決め装置において、前記単独のガイドバーは、前記一対のガイドバーのそれぞれと略等しい距離を置いて設けられていることを特徴とする案内位置決め装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の案内位置決め装置において、少なくとも前記ガイドバーの外周面およびガイドポストの内周面が、耐摩耗性の素材で形成されていることを特徴とする案内位置決め装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の案内位置決め装置において、前記単独のガイドバーとこれに相対するエア圧制御機能を有するガイドポストとは、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍのクリアランスで嵌合保持されうることを特徴とする案内位置決め装置。
【請求項５】
請求項４に記載の案内位置決め装置において、前記エア圧制御機能は、２ｋｇ／ｃｍ２〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲でガイドポスト内周面からエア吐出可能なことを特徴とする案内位置決め装置。
【請求項６】
請求項５に記載の案内位置決め装置において、前記ガイドポストの内周面には、エア吐出のためのノズルが、略均等間隔で開孔されていることを特徴とする案内位置決め装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の案内位置決め装置を備えていることを特徴とする加工機。
【請求項８】
加工用工具を備えた加工ヘッド上に設けられた複数のガイドバー、および前記加工ヘッドと加工用ワークを保持したロータリー治具との間に配設され、前記複数のガイドバーと嵌合可能な複数のガイドポストを設けたガイドポスト部材による、加工ヘッドの案内位置決め方法であって、前記加工ヘッドとワークとを接近させる際に、前記加工ヘッド上に相互に間隔をもって設けられた一対のガイドバーが先に、これら一対のガイドバーの各々から間隔をもって設けられた単独のガイドバーが後に、それぞれ相対するガイドポストと嵌合してワークの加工を行ない、さらに、前記単独のガイドバーに相対するガイドポストは、当該ガイドバーと非接触状態で嵌合保持可能なエア圧制御機能によってエア支持されることを特徴とするワーク加工ヘッドの案内位置決め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッド等のワークに対し、切削加工や中繰り加工を同時に行なうことのできる加工ヘッドに関し、特に、ワークを精度よく加工することができる加工ヘッド案内位置決め装置、その方法および案内位置決め装置を装備する加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加工ヘッドに取付けられたガイドバーと、このガイドバーを案内するガイドポストを有する方式の加工機においては、ガイドバーとガイドポストを嵌合させた際に存するクリアランスのためにワーク加工時に振動が発生する。そのため精密加工が難しく、特に中繰り加工においては真円度にその影響が顕著に出るという不具合があった。
【０００３】
また、加工ヘッドは多数の切削工具、中繰り工具等を駆動可能に搭載したものであるため重量物となり、ワークに向けて水平方向の移動を繰り返すうちに次第に頭下がり状態になることがあった。すると、通常０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍ程度のガイドバー、ガイドポスト間の下側のクリアランスがなくなり、嵌合しようとするときに相互に接触して摩耗する。その結果、上側のクリアランスが拡大して相対的に加工ヘッドが下がるためワークの加工精度が悪くなるという不具合があった。
【０００４】
このような不具合を解決するため、本出願人は、ガイドバーをロックするための部材を油圧で収縮させ、加工ヘッドと、ワークが保持されたロータリー治具とを一体化させる方式を提案している（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１６４２２２号（要約。第６図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示される油圧方式は効果が高いものの、油圧洩れを防止するために構造が複雑となることがあった。
本発明の目的は、エンジンブロック等のワークを精度よく加工することができる加工ヘッド案内位置決め装置、案内位置決め方法、およびこの装置を装備する加工機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のワーク加工ヘッドの案内位置決め装置は、加工用工具を備えた加工ヘッド上に設けられた複数のガイドバー、および前記加工ヘッドと加工用ワークを保持したロータリー治具との間に配設され、前記複数のガイドバーと嵌合可能な複数のガイドポストを設けたガイドポスト部材からなる装置であって、前記複数のガイドバーは、少なくとも前記加工ヘッド上に相互の間隔を置いて設けられた一対のガイドバーと、これら一対のガイドバーのそれぞれから間隔を置いて設けられた単独のガイドバーとを含み、この単独のガイドバーと相対して嵌合する前記ガイドポストは、ガイドバーとガイドポストとを非接触状態で嵌合保持可能なエア圧制御機能を有することを特徴とする。
【０００８】
前記単独のガイドバーは、前記一対のガイドバーのそれぞれと略等しい距離を置いて設けられていることが好ましい。また、前記単独のガイドバーがガイドポストに完全に嵌合するまではエア圧による非接触状態は発揮されないため、単独のガイドバー及び一対のガイドバーはいずれもガイドポスト内周面に接触する。そこで、少なくとも前記ガイドバーの外周面およびガイドポストの内周面、すなわちガイドバーとガイドポストとが相互に接触する面については、焼入れ等による耐磨耗性向上手段も含めた鋼材等の耐摩耗性素材で形成されていることが好ましい。
【０００９】
前記単独のガイドバーと、これに相対するエア圧制御機能を有するガイドポストとは、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ、さらには略０．０３ｍｍのクリアランスで嵌合保持されることが好ましい。また前記エア圧制御機能は、２ｋｇ／ｃｍ２〜１０ｋｇ／ｃｍ２の範囲、さらには略５．５ｋｇ／ｃｍ２でガイドポスト内周面からエアを吐出可能であることが好ましい。そして、前記ガイドポストの内周面には、エアを吐出するためのノズルが、長手方向および円周方向を含めて、略均等間隔で開孔されている。
【００１０】
本発明の加工機は本発明の案内位置決め装置を装着している加工機であって、加工ヘッドを複数備えた、いわゆる多軸ヘッド型加工機も含まれる。
【００１１】
本発明のワーク加工ヘッドの案内位置決め方法は、加工用工具を備えた加工ヘッド上に設けられた複数のガイドバー、および前記加工ヘッドと加工用ワークを保持したロータリー治具との間に配設され、前記複数のガイドバーと嵌合可能な複数のガイドポストを設けたガイドポスト部材による、加工ヘッドの案内位置決め方法であって、前記加工ヘッドとワークとを接近させる際に、前記加工ヘッド上に相互に間隔をもって設けられた一対のガイドバーが先に、これら一対のガイドバーの各々から間隔をもって設けられた単独のガイドバーが後に、それぞれ相対するガイドポストと嵌合してワークの加工を行なう。この際、前記単独のガイドバーに相対するガイドポストは、当該ガイドバーと非接触状態で嵌合保持可能なエア圧制御機能によってエア支持される。
【００１２】
ガイドバーとガイドポストとの嵌合は、３本以上のガイドバーを同時にガイドポストに嵌合せしめるのが困難なためだからであり、単独のガイドバーを先に、一対のガイドバーを後にしてもよいが、単独のガイドバーを先にすると、非接触の状態を維持すべき単独のガイドバーがガイドポストに接触するおそれがあるため、一対のガイドバーを先に嵌合せしめるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の加工機の一例を示す部分正面図である。図１において、加工ヘッド１は、その台座上に掘削用、中繰り用等の複数の加工用工具２を備えている。また、一対のガイドバー３、３’（ガイドバー３’についてはガイドバー３と重なるため図示されていないが、ガイドバー３の奥側に間隔をあけて配置されている）が並列に、単独のエア保持用ガイドバー４がガイドバー３、３’のそれぞれと略等間隔となる距離で加工ヘッド１の上方に配置している。なお、ガイドバー３、３’および４の材質は、耐摩耗性を考慮して鋼材（ＳＫ材）の表面に焼入れを施したものを使用することが好ましい。
【００１４】
加工ヘッド１に相対する位置に置かれたガイドポスト部材５には、後述するガイドポストを設けており、本発明の案内位置決め装置とはガイドバー３、３’、ガイドバー４およびガイドポスト部材５からなるものをいう。またロータリー治具６は、ワークＷを保持することを目的としている。ロータリー治具６に保持されたワークＷは、ガイドポスト部材５に保持された加工ヘッド１上の加工用工具２に近づき、所定の加工が行なわれて製品となる。
【００１５】
図２は本発明のガイドポスト部材の一例を示す正面図である。図２においてガイドポスト７、７’は、それぞれガイドバー３、３’と嵌合させるために、また、エア保持用ガイドポスト８はガイドバー４と嵌合させるためにガイドポスト部材５に穿設されたものであり、各ガイドバーと同様な耐摩耗性素材で形成されていることが好ましい。ガイドバー３、３’をガイドポスト７、７’に嵌合させた場合のクリアランスは０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍの極めて厳しいものとし加工精度を確保する。一方、ガイドバー４とガイドポスト８とのクリアランスは、後述のエア圧制御機能によりガイドバー４を正確に保持できるため、０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ、さらには０．０３ｍｍ程度で十分な加工精度を確保することができる。
【００１６】
図３は本発明のエア保持ガイドポストの一例を示す断面図である。ガイドポスト８は上記の通りエア圧制御機能により０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍ、さらには０．０３ｍｍ程度で十分な加工精度を確保することができるが、その理由を以下に詳述する。
【００１７】
ガイドポスト８は外筒９と内筒１０とからなる２重構造とされていて、外筒９と内筒１０との間には、外筒９の内周面に掘削された内溝１１が設けられ、内溝１１は、内筒１０の内周面、すなわちガイドポスト８の内周面へエアを供給するための複数のエア供給溝１２と、図示しないエア供給源から送られたエアをガイドポスト８へ導入するエア導入孔１３とを連結している。さらに、それぞれのエア供給溝１２は、内筒１０に穿設されたエア吐出用ノズル１４と組合わされていて、エアはノズル孔１５から内筒１０の内周面に吐出され、嵌合しつつあるか、あるいは嵌合したガイドバー４を非接触状態で正確に保持することができる。
【００１８】
図３においては、ノズル１４を長手方向に略均等の間隔を置いて３個配置し、また、図示していないが円周方向には３等分した位置、すなわち円周角６０度おきに配置していて、合計で９個のノズル１４を使用している。しかし本発明では、このノズル１４の数や配置は必要に応じて変更することができる。
【００１９】
図４は、本発明のエア保持ガイドポストの一例を示す部分断面図である。すなわち図４は、図３に示したＡ地点からの矢視図であり、外筒９における内溝１１、エア供給溝１２およびエア導入孔１３の位置関係を明示したものである。本図に示すように、エア導入孔１３から導入されたエアは内溝１１へ送られ、そこからエア供給溝１２を通して図３で説明したとおりノズル孔１５から内筒１０の内周面に吐出される。本発明に係るエア圧制御機能とは、エア供給源（図示せず）からエア導入孔１３、内溝１１、エア供給溝１２およびノズル１４までの一連の設備を指す。エア供給源としては圧縮空気を発生させることができるものであればどのようなものでも良いが、ガイドポスト８にガイドバー４が挿入される段階および嵌合された状態においてエア圧が２ｋｇ／ｃｍ２〜１０ｋｇ／ｃｍ２、より具体的には例えば５．５ｋｇ／ｃｍ２を維持できることが条件となる。また、ノズル１４についても、その数、配置場所、ノズル孔１５の内径その他を適宜調整し、上記エア圧を維持させる必要がある
【００２０】
本発明の加工ヘッドの案内位置決め装置は、以下のようにして使用する。
ワークＷを加工する場合には、ロータリー治具６にワークＷを保持し、ガイドポスト部材５を介して、目的の加工を行なうことのできる加工用工具２を備えた加工ヘッド１をセットする。そして加工ヘッド１がワークＷに向けて移動を始めると、まずガイドバー３、３’のガイドポスト７、７’への挿入が開始され、少しタイミングが遅れてガイドバー４のガイドポスト８への挿入が開始される。なお、ガイドバー４の挿入前に、ガイドポスト８の内周面には、例えば５．５ｋｇ／ｃｍ２に保たれたエアが吐出されている。
【００２１】
ガイドバー３、３’および４が相対するガイドポスト７、７’および８に嵌合すると、ガイドバー４は例えば５．５ｋｇ／ｃｍ２に保たれたエアによってガイドポスト８とは非接触の状態で支持される。また、ガイドバー３、３’についてはガイドポスト７、７’とのクリアランスを０．０１ｍｍ〜０．０２ｍｍと厳しくしてある。こうして加工ヘッド１は各ガイドバーおよび各ガイドポストの嵌合により精密に３点支持される。なお、ガイドバーおよびガイドポストの数は各３点に限定されず、嵌合時にエアで支持されるガイドバーが少なくとも１本あれば、その他のガイドバーの数は多くても少なくても良く、エアで支持されるガイドバーが複数本ある場合にはその他のガイドバーは設けなくても良い。
【００２２】
上記のように精密に３点支持された加工ヘッド１がワークＷを保持したロータリー治具６に接近し、加工ヘッド１に取付けられている加工用工具２によって所定の切削、中繰り等の加工が精密に施される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の案内位置決め装置は、エアによって保持可能なガイドバーを備えているため、繰り返し使用により加工ヘッドの頭が多少下がるような状況となっても、上記エア保持ガイドバーによって正確な位置の修正が行なえ、その結果、精密な加工を行なうことができる。
【００２４】
また、本発明の案内位置決め方法によれば、エア保持ガイドバーの嵌合のタイミングを、ガイドポストとのクリアランスを厳しくした他の非エア保持型ガイドバーの嵌合よりも遅らせるため、正確な位置の修正を容易に行なうことができる。
また、上記案内位置決め装置を備えた加工機は、正確な加工を長期的に実施することが可能なため、エンジンのシリンダヘッド等の自動車用部品をはじめ、精密加工の必要とされるあらゆる分野の製品の加工に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工機の一例を示す部分正面図である。
【図２】本発明のガイドポスト部材の一例を示す正面図である。
【図３】本発明のエア保持ガイドポストの一例を示す断面図である。
【図４】本発明のエア保持ガイドポストの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１…加工ヘッド、２…加工用工具、３、３’…ガイドバー、４…エア保持用ガイドバー、５…ガイドポスト部材、６…ロータリー治具、７、７’…ガイドポスト、８…エア保持用ガイドポスト。
【図１】
2005007488.tif 000003
【図２】
2005007488.tif 000004
【図３】
2005007488.tif 000005
【図４】
2005007488.tif 000006